预测的七原子层Janus MSiGeN4 (M = Mo和W)单分子层具有Rashba自旋分裂和高载流子迁移率( Predicted septuple-atomic-layer Janus MSiGeN4 (M = Mo and W) monolayers with Rashba spin splitting and high electron carrier mobilities )

SD Guo WQ Mu YT Zhu RY Han WC Ren

骏利二维（2D）材料因其面外不对称性而具有独特的性质，引起了广泛的关注，并已在许多2D家族中实现。在这项工作中，通过第一性原理计算预测了一个新的2D MA2Z4家族的Janus单层，其中MoSi2N4和WSi2N4已经通过实验合成（Science，2020，369，670-674）。预测的MSiGeN4（M=Mo和W）单层表现出动力学、热力学和机械稳定性，并且它们是间接带隙半导体。自旋轨道耦合（SOC）的包含引起了Rashba型自旋分裂，这在价带中观察到，这不同于普通的导带。计算结果显示了SOC引起的谷极化，以及反演对称性破缺。发现MSiGeN4（M=Mo和W）单层具有相对于空穴迁移率高得多的电子迁移率。当在基面施加单轴应变时，可以观察到面内和弱得多的面外压电极化。如预期的那样，骏利MSiGeN4（M=Mo和W）单层的压电应变系数d11的值落在MSi2N4（M=Mo和W）和MGe2N4（M=Mo和W）单层的值之间。结果表明，应变可以调节价带最大值（VBM）和导带最小值（CBM）的位置，并可以增强压缩应变引起的导带收敛的强度。还发现拉伸双轴应变可以提高MSiGeN4（M=Mo和W）单层的d11，压缩应变可以提高d31（绝对值）。我们预测的MSiGeN4（M=Mo和W）单层，作为2D MA2Z4家族的衍生物，丰富了骏利2D材料的领域，这些结果可以激发相关的实验工作。

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